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Construction de noyau et procédé pour sa fabrication
La présente invention concerne une construction de noyau pour appareils d'induction, tels que des trans- formateurs ou appareils semblables,et plus particulièrement une construction de noyau à faible reluotanoe et à joints déboutèrent à faible perte.
Le but principal de la présente invention est de réaliser une faible reluctance et un joint d'aboutement à fai- ble perte, permettant d'établir une construction de noyau au moyen de paquets de lamelles de formes prédéterminées.
La présente invention comprend donc en premier lieu une construction de noyau comprenant des paquets de lamelles un matière magnétique qui possèdent des portions à surface . d'appui dressée et chimiquement rongée,les portions à sur-
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face d'appui correspondante des dits paquets étant en prise d'appui entre elles de façon à procurer des joints d'aboutement à faible reluctance.
La présente invention comprend encore un procédé pour la fabrication d'une pareille construction de noyau, suivant lequel on assemble des lamelles de matiére magnéti- que en paquets, on façonne ou dresse alors les dites lamel- les de façon à créer aux paquets des faces travaillées qui ont un contour prédéterminé, puis on ronge chimiquement les dites faces pour en éliminer les rudesses se formant pendant le façonnage ou dressage des lamelles de manière à établir des faces d'appui et on assemble finalement les paquets de lamelles avec leurs faces d'appui correspondantes en prise mutuelle pour créer ainsi des joints d'aboutement à faible reluctance.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de la construction de noyau établie suivant l'invention.
La fige 1 est une vue perspective d'une première construction de noyau.
La fige 2 est une vue perspective d'une seconde construction de noyau ayant les mêmes caractéristiques que celle ae la fige 1.
La fige,montre partie en élévation, partie en coupe, un paquet de lamelles.
La fige 4 montre une vue en perspective d'une cons- truction de noyau en voie de fabrication au moyen d'une bande enroulée.
La fige 5 montre finalement une vue en perspective de la construction de noyau de la fige 4, coupée transversa- lement en deux paquets de lamelles en U opposés, pour lien-
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filage des bobines sur eux, avec les faces de bout des paquets de lamelles dressées suivant la présente invention.
En se référant au dessin annexé et en particulier à la fig. 3, un paquet 10 de lamelles de matière magnétique est représenté cornas ayant une pluralité de faces d'appui 11 préparées pour procurer des joints d'aboutement à faible reluctance et à faible perte magnétique. Les faces d'appui 11 peuvent avoir toute dimension ou tout contour prédéterminé suivant l'emploi du paquet de lamelles.
Pour la fabrication de constructions de noyau telles que les constructions de noyau de transformateurs du type en châssis, représentées aux fige* l et 2, les faces d'appui fa- çonnées sur les paquets de lamelles de matière magnétique 10 seront disposées de manière à coopérer les unes avec les au- tres à l'état d'assemblage du noyau. En se référant à la fig.
1, les paquets de lamelles 12 et 13 ont des faces d'appui fa- çonnées sur un côté des paquets près de leurs extrémités, tan- dis que les p aquets de lamelles 14 et 15 ont des faces d'appui façonnées à leurs extrémités. Par conséquent,lorsque les pa- quets de lamelles sont assemblés à la forme d'un châssis, les faces d'appui latérales des paquets 12 et 13 seront en prise de contact opérative avec les faces de bout façonnées ou dres- sées des paquets 14 et 15.
Dans la construction de noyau du type à branche in- termédiaire représentée dans la fig. 2, la branche intermédiai- re 16 est formée d'un paquet de lamelles comportant des faces d'appui façonnées sur les deux côtés à ses extrémités, tandis que les paquets de lamelles 17 et 18 possèdent des faces d'ap- pui façonnées ou dressées seulement sur un côté. Les paquets de lamelles 19, 20, 21 et 22 ressemblent aux paquets de lamel- les 14 et 15 de la fige 1 en ce sens qu'ils comportent des fa-
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ces façonnées ou dressées à leurs bouts ou extrémités.
Dans la forme d'exécution des fige. 4 et 5, une bande de matière magnétique est enroulée sur elle-même pour établir un anneau rectangulaire avec une pluralité de lamel- les superposées 23. Cet anneau est ensuite coupé tranaversa- lament, comme représenté, cuivant la ligne 25 en deux sections en forme de U 24, formées cnacune d'un paquet de lamelles en U ayant des faces de bout façonnées ou drossées 11.
Il sera aussi apprécié que, suivant le. présent procédé pour la fabrication de pareilles constructions ae noyau, on peut obtenir des paquets de lamelles en matière magnétique de toute forme prédéterminée et en peut façonner ou dresser sur eux des faces de toute dimension et de tout contour prédéterminé.
En se référant à la fig. 3 on y voit un assemblage d'une pluralité de paquets de lamelles 23 de matière magnéti- que pouvant avoir toute forme prédéterminée. Dans cette forme d'exécution on emploie des paquets assemblés en forme de I.
Pour prévoir des faces d'appui 11 sur ces paquets suscepti- bles de coopérer avec des faces d'appui correspondantes sur d'autres paquets de lamelles afin d'établir le joint d'abou- tement désiré, ces faces sont usinées ou dressées de manière à présenter une surface plate ou une surface de tout contour prédéterminé* On a trouvé que pendant l'usinage ou dressage de ces faces il se forme des rugosités ou rudesses entendant d'une lamelle à l'autre pour relier ainsi électriquement les lamelles adjacentes. De pareilles connexions électriques, à moins qu'elles ne soient éliminées, donnent lieu àdes courants de remous élevés et, par conséquent, , des partes sensibles.
Pour enlever les dites rudesses on applique sur les lamelles 23 une matière chimiquement inerte telle que, par exemple, un des produite résineux bien connus. Cette matière
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chimiquement inerte peut seulement être appliquée sur les por- tions de lamelles qui doivent être façonnées ou dressées. En appliquant ainsi la matière chimiquement inerte, elle apparaîtra entre les lamelles à l'arriére des faces il*
La matière chimiquement inerte peut être appliquée de différentes manières. On a trouvé satisfaisant de tremper les lamelles dans la dite matière avant de les ranger en pa- quet, ou bien aussi, après leur mise en paquet, de tremper la face seulement qui doit être traitée avec la substance chi- iniquement inerte.
Dans certaine cas, la substance chimiquement inerte peut être appliquée sur la lamelle en la revêtissant à l'aide d'un rouleau ou suivant d'autres méthodes connues. Dans le cas d'un noyau du type à enroulement continu de bande magné- tique, la substance inerte peut être appliquée avant que la ban- de magnétique soit enroulée sur elle-même. La résine peut aussi être appliquée par une imprégnation au vide des paquets de lamelles ou des noyaux du type à enroulement de bande magné- tique selon la pratique bien connue. La méthode employée dé- pendra en premier lieu du procédé de fabrication à utiliser.
Dans la pratique, on a trouvé satisfaisant d'utiliser un produit résineux tel qu'un produit de condensation du type phénolaldéhydique. Pour se conformer aux conditions d'emploi différentes, la résine du type phénolaldéhydique peut être mo- difiée selon des méthodes bien connues dans ce genre.
La substance résineuse peut être appliquée à l'état de non-réaction, puis être séchée à l'air, pour permettre à la réaction de se poursuivre, et enfin être soumise à la cha- leur pour compléter la réaction. Lorsqu'une substance chimique- ment inerte est appliquée de cette manière, elle sert à tenir les lamelles en position pendant l'usinage ou dressage des faces d'appui et à coopérer de manière à maintenir les lamelles en
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position lorsque celles-ci sont assemblées dans l'appareil électrique.
Dans le cas où l'on utilise des éléments de noyau ainsi constitués pour la fabrication de transformateurs, comme illustré dans le dessin annexé, 11 peut être désirable d'employer les carcasses finales bien connues pour fixai les paquets de lamelles dans des positions prédéterminées relati- vement l'un par rapport à l'autre. ces carcasses finales don- nent la sécurité qu'aucune séparation des lamelles ne prenne place, même si la résine était affectée par le diélectrique, dans le- quel les noyaux ainsi constitués sont plongés, ou par d'autres conditions opératives ou même par le faible lien constitué par la résine elle-même.
Les carcasses finales n'ont pas été re- présentées attendu qu'elles sont trop bien connues dans ce gen- re de constructions.
Après que le paquet de lamelles a été formé avec des lamelles qui ont été traitées avec une matière chimiquement inerte, ou avec des lamelles non-traitées qui seront traitées dans la suite, les faces 11 sont usinées ou dressées suivant la méthode laplus appropriée au travail à l'atelier . Dans certains cas,il peut être désirable, dans la préparation des lamelles, par exemple du noyau à enroulement de bande continu, de les couper après qu'elles ont été réunies en paquets.Dans de pareilles circonstances, les faces peuvent être achevées aux extrémités des portions coupées en les passant à un dressage ou polissage.
Pour éliminer les rudesses, on peut appliquer, de toute manière appropriée, une solution, corrosive aux faces à dresser. On peut employer différents genres de solutions corro- sives avec le même succès. Ainsi l'on a trouvé dans la prati- que qu'une solution d'acide nitrique à 30 % est hautement sa- tisfaisante. D'autres solutions acides telles que les acides
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chlorhydrique et sulfurique ont aussi été employées avec succès.
La solution corrosive y peut être appliquée de toute maniére appropriée. Il est cependant avantageux de plongez la face à dresser ou ronger pendant environ 30 secondes dans la solution d'acide nitrique. Lorsque la dite face est retirée de l'acide nitrique, il peut être désirable d'appliquer du carbo- nate de sodium pour neutraliser l'acide. Apres que l'acide adhé- rant au paquet de lamelles a été neutralisé, on le. rince avec de l'eau pour éloigner les produite résultant du procédé de neutralisation. Dans certains cas, il a été trouvé désirable d'appliquer de l'alcool à la face traitée pour produire ainsiun effet de déshydratation.
Un pareil traitement chimique de la face travaillée élimine les rudesses ou rugosités et donne une face plane ou une face d'un autre contour sensiblement suivant le travail d'usinage ou de dressage.exécuté.
En général 11 est désirable de corroder ou ronger les lamelles de manière que seules les rudesses ou rugosités soient éliminées. On a, cependant, trouvé qu'il était désirable d'en- lever certaines portions des bords des lamelles qui ont été astreintes pendant l'opération de coupage, de dressage ou d'u- sinage. Par conséquent, l'opération de corrosion peut être em- ployée tant pour l'élimination des dites portions astreintes des lamelles que pour l'élimination des rudesses ou rugosités.
La méthode sus-décrite pour la préparation des faces servant à faire les joints d'aboutement peut être appliquée aux noyaux d'autres appareils électriques. Dans le but d'as- sembler des lamelles pour faire des pièces polaires ou des rotors, les dites lamelles peuvent être traitées avec une ma- tiére inerte, puis travaillées et corrodées ou rongées de la manière sus-décrite.
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On a trouvé que, pour Inapplication de la substance Inerte dans la fabrication de certains noyaux, les frais pour l'imprégnation' au vide des paquets de lamelles avec la résine se laissent justifier. Des détails sur l'opération d'imprégna- tion au vide ne seront pas donnés, vu qu'il s'agit de choses bien connues.
Des essais faits sur des joint? d'aboutement ayant des faces préparées de la manière décrite revoient que les pertes sont faibles. On a aussi trouve qu'un joint d'aboute- ment établi suivant la présente invention est à peu près équivalent au point de vue de la reluctance à 1'insertion d'un entrefer de moins de 0,025 mm dans le circuit magnéti- que. De plus, les pertes qui résultent d'un joint d'aboute- nient de ce genre dans un petit noyau de transformateur type, tel que montré à la fige 4, sont d'environ 3 1/2 des partes totales. Il est cependant évident que les pertes peuvent va- rier pour des joints différents.
On comprendra facilement que des joints d'aboutement peuvent être établis sur des paquets de lamelles de différentes jauges. Puis, dans l'intérêt d'économie en métal, des noyaux de transformateurs ou d'autres constructions de noyaux électro- magnétiques semblables peuvent ainsi être assemblés avec une matière de densité plus grande dans la tranche intermédiaire que dans les culasses.
Les paquets de lamelles 10 faits suivant la présente invention contribuent eux-mêmes à une économie de montage dans la production en Ils facilitent aussi l'enroule- ment des bobines et l'assemblage des portions extérieures de la construction de noyau autour des bobines. Enfin, les paquets de lamelles eux-mêmes peuvent être réunis à l'aide d'une machina semi-automatique.